污水厂沉淀池排泥方式改进

方伟强

（义乌市水处理有限责任公司，浙江义乌 322000）

0 引言

义乌市水处理公司稠江运营部设计日处理15万t市政污水，二沉池采用2座长70 m，宽83 m形沉淀池，每座池内有8条宽10 m，长63 m沉淀沟，沟内设计液位3.5 m，沟底从出水端至进水端呈0.5%前倾，沟前端并列设2个长5m宽5 m深4 m锥形集泥斗，每条沟内各安装1套非金属链板式刮泥机，功率0.25 kW，传动采用二级齿轮减速机传动（图1）。刮板运行速度为0.6 m/min。运行时池底刮板从出水端向进水端水平运动，沉积在池底生化污泥在刮板作用下被刮入集泥斗，每个集泥斗内有1根DN300排泥管，排泥管一端伸入集泥斗底部，另一端处于排泥井内，并开有通气口。池内设计液位标高0.8 m，排泥井液位0.65 m，在此水头（0.15 m）的作用下通过排泥管连续不断地将集泥斗底底部污泥排入排泥井内，并通过排泥渠流到回流泵井，在井内泵的作用下将污泥送入生化池（图2）。

1 存在问题

正常运行状态下，由于回流泵的连续工作，每个沟排泥渠与沉淀池有约0.15 m的水头，沟内污泥将会连续地通过回泥渠流向泵井内。然而在运行中，经常发生堵泥情况，即在运行时，某条沟内污泥被刮泥机刮入集泥斗后便沉积在斗中，无法通过排泥管排入污泥渠内，污泥在池底聚集后造成沉淀池失去沉淀功能，引起出水超标。

图1 沉淀池平面布置

图2 排泥装置立面图

2 原因分析

2.1 进水不匀

每条沉淀沟进水量不均匀，引起沟内沉淀的污泥量偏差，在水头不变的情况下，造成泥量较大的沟排泥困难。

2.2 排泥不均匀

每座池内并列布置8条沟，总回泥量按回流水泵流量进行控制，设计考虑每条沟之间的回泥量依靠每个回泥闸门开度进行调控。但该调控既无计量装置，也无法目测，即无法判断排泥均匀性。

2.3 系统无自我调整功能

在发生堵泥情况下，畅通的沟由于含泥量小，排泥稳定，而发生堵泥沟则随着进水的增加及污泥的聚集，堵塞情况越来越严重，即系统本身在此情况下无自我调节功能。

3 对策

运行管理人员用控制每个阀门开度的方法来解决此问题，但效果不理想，调节阀门后，又往往使排泥较小沟发生堵塞，而原本堵塞沟渠又不一定能排通。通过增开回流泵，加大污泥回流量一段时间内可以减少堵塞情况，但流量过大对工艺运行又产生不利影响，因此法无法彻底解决问题。

经过多次试验，发现依靠现有设备、设施无法解决该问题，必须依靠外加的动力来推动污泥的排出。有3点考虑。

3.1 增设排泥泵

在发生堵泥后，运行管理人员也试图用污泥泵辅助抽泥，然而在将小型临时排泥泵装入泥斗中后，泵电流严重超标，原因是沉积污泥浓渡过高导致泵超负荷运行，在对堵泥沟排空检查后发现，沟底污泥含固量极高，约为10%，需专用污泥泵，但每条沟装污泥泵的方式来解决，设备投资较大，需16×2，共32台泵。

3.2 利用真空吸泥

利用原有排泥管，引入真空泵抽泥，将原排泥管上部通气孔封住，出泥口接入真空管，进行改造，理论上可将池底污泥抽出，然而真空抽污存在很大问题，即工作的连续性。在将污泥抽到排泥管出口后，如要继续施以真空吸力则在实施上存在很大的困难。

3.3 连续气提装置进行排泥

该方法基本原理是将压缩空气管伸入排泥管底部，气泡由于浮力作用会上升，并充满整个排泥管，管内是气和水混合液，管外是污水，管外管内底部相连通。排泥管内泥水被提升。按连通管原理解释，水气溶液密度小于水（一般上升的水气溶液相对密度为0.25～0.35），密度小的液体液面，在高度为H（排泥管浸入液面以下部分）的水柱压力作用下，根据液体平衡的条件，水气溶液变上升至L的高度，其等式为ρ1H=ρ2L，其中ρ1为污水密度（kg/m3），ρ2为排泥管内水气溶液的密度，H为淹没深度，L为提升高度+淹没深度，H/L为淹没率。只要ρ1H＞ρ2L，水气溶液就能沿排泥管上升至管口而溢出，气提就能正常工作。

气提计算公式：提升管最小淹没深度Hmin=（L-H）/（n-1），其中，n 为密度系数（取值 2～2.5），一般情况下，H/L≥0.5。空气量 Q一般为最大提升水量的3～5倍，也可按Q=（1.2×Q液×H）/（231g×η×（H+10）/10）计算，其中，Q液为液体提升量，η 为效率（取值0.35～0.45）。按实际工况，排泥管淹没深度接近7 m，提升口位于液面以下。Hmin满足要求，同时该气提只对排泥作辅助作用，排泥量的大小主要根据原水头来保证，约在2 m3/min。因此气提的空气量可不按以上公式来确定。由于排泥管底部位于水下7 m左右，且污泥浓度较高，宜按较高压力选择气提空气压力。先利用已有1台小型的空压机进行了试验。将0.6 MPa的压缩空气通过管径为10 mm的橡胶管通入排泥管底部后池底污泥便被迅速提了上来，而且流速很快，效果很明显。

此方法设备投资少，土建改造小，还可利用原有管道进行排泥，只是对原有系统排泥进行1个辅助的排泥促进。

4 解决方法

根据此设想，与多家设备厂方进行了沟通，最后汇总出了1个较完整的方案，如图3和图4所示。首先在集泥斗内设二根空气管，分别为挠动管和气提管。挠动管在排泥管底部外围设成圆形，圆形管道沿圆周开4个Φ3 mm小放气孔，其作用是在提泥前进行一次短时间的气体挠动，空压机放气时，沉集的污泥在气体的作用下翻腾、稀释。气提管安装在排泥管内部距管底20 cm处，工作时挠动管放气5 s后接着气提管放气，气提管排出的气体在排泥管内迅速上升，稀释后的污泥便随着空气的上升而进入排泥管，排入污泥渠，完成1个工作过程。

图3 挠动管布置

图4 气提管布置

为了增加排泥效果，将原通气孔处用盲板封住，使气流随排泥管进入排泥渠。在设备选择上，考虑到气提过程可在每个沟之间轮流进行，空压机功率可选择较小，按功率5.5 kW，气量0.67 m3/min，气压0.8 MPa选择。为了避免空压机频繁启动，采用了1个2 m3的气体贮罐。供气总管采用DN50 mm不锈钢管，每沟内气体挠动和气提泥管道采用DN15不锈钢管，在贮气罐出口端设1个减压阀，将气体压力由0.6 MPa减至0.15 MPa。气体挠动和气提管分别由2个电磁阀进行控制，在电控柜内设1个PLC控制中心，分别对每组电磁阀进行定时开闭控制，这样所有挠动和提泥管可按运行情况进行定时排气，提高了自动化程度。

总体方案确定后，在2个沟内先行安装进行了试验，效果很明显，不再发生堵泥情况。人为在该沟内制造堵泥，在运行设备后堵泥马上疏通，实践证明该方案切实可行。

5 结束语

经过上述改造，公司二沉池排泥不畅问题得到有效解决，半年多来运行情况良好，此方法对污水厂类似问题有一定借鉴意义。